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第三章-运动和力的关系细研考题•明晰考什么提炼规律•忖测怎么考高考命题轨
1.命题难度:试题以中低档为主,会出现少考查点年份迹量高难度题目牛顿第
2.命题频率:试题出现频率由高到低依次为:连接体问题、多过程问题、图像问题、广东卷二定律、与运动学规律相结合的综合问题、临界问T3(4运动图像题、变加速运动问题、实验问题多数试和运动学分)题综合性强,常同时涉及以上多种情况规律
3.命题情境以生活实践中的跳水、蹦床、牛顿运蹦极、火箭发射、无人机、跳伞运动、电梯内的超重及失重为情境命题,以物理中动定律、2022的传送带模型、板块模型、弹簧模型等常变加速运规模型为情境命题,以学习探究牛顿第二全国甲卷动的定性定律实验为情境命题T19(6分分)析、涉及弹簧的追及m问m题全国乙牛顿第前运动;b行李箱可能静止不动,也可能向前运动,B项正确缓慢转弯时,公交车具有指向轨迹内侧的较小的加速度,当行李箱所受的静摩擦力足以提供其所需向心力时,行李箱相对车子静止,C项错误急转弯时,公交车的向心加速度较大,若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力,则其做离心运动,即相对公交车向外侧运动;若行李箱b所受的静摩擦力足以提供所需的向心力,则其相对公交车静止,D项错误r规律方法---------------------------------------------应用牛顿第一定律分析问题的方法⑴确定研究对象⑵分析物体原来的运动状态⑶找出物体哪部分或哪个方向受力而改变运动状态⑷找出物体哪部分或哪个方向不受力不改变运动状态考点二对牛顿第二定律的理解[想•想]提炼核心
2.合力、加速度、速度的关系⑴物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系⑵合力与速度夹角为锐角时,物体加速;合力与速度夹角为钝角时,物体减速⑶a二黑是加速度的定义式,a与v、Av,△t无直接关系;a二*是加速Atm度的决定式[悟一悟]典题例练[例3][对牛顿第二定律的理解](2022•山东莱州月考)根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是(D)B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比解析:根据牛顿第二定律可知,物体的加速度与速度无关,A错误;m即使合力很小,也能使物体产生加速度,B错误;物体加速度的大小与物体所受的合力成正比,C错误;当物体的质量改变但其所受合力的水平分力不变时,根据牛顿第二定律可知,物体水平加速度的大小与其质量成反比,故D正确[例4][牛顿第二定律的简单应用]2021年10月16日0时23分,“神舟十三号”成功发射,顺利将三名航天员送入太空并进驻空间站在空间站中,如需测量一个物体的质量,需要运用一些特殊方法:如图所示,先对质量为m产
1.0kg的标准物体P施加一水平恒力F,测得其在1s内的速度变化量大小是10m/s,然后将标准物体与待测量物体Q紧靠在一起,施加同一水平恒力F,测得它们1s内的速度变化量大小是2m/so则待测物体Q的质量电为(B)P QA.
3.0kg B.
4.0kgC.
5.0kg D.
6.0kg解析:对P施加力F时,根据牛顿第二定律有a,=—=^=10m/s对P At和Q整体施加力F时,根据牛顿第二定律有a=^—m/s;联立2解得m=
4.0kg,故选Bo2考点三对牛顿第三定律的理解[想一想]提炼核心:其他物体存在相互作用无关三同:大小、性质、变化情况均相同作用力和:方向、受力物体、作用效果均不同;三异项目一对平衡力反作用力:与物体的种类、运动状态、是否和:三无关受力作用在两个相互作用的物作用在同一物体上物体体上依赖不同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失关系同叠加两力作用效果不可抵消,两力作用效果可相互抵消,可叠点性不可叠加,不可求合力加,可求合力,合力为零力的一定是相同性质的力性质不一定相同性质相大小同都是大小相等、方向相反,作用在同一条直线上方向点[悟啼]典题例练[例5][相互作用力与平衡力的比较](2022•山东青岛月考)如图所示,小车放在水平地面上,甲、乙二人用力向相反方向拉小车不计小车与地面之间的摩擦力,下列说法正确的是(B)C.若小车加速向右运动,则小车拉甲的力大于甲拉小车的力D.若小车加速向右运动,则乙拉小车的力大于小车拉乙的力解析甲拉小车的力和乙拉小车的力作用在同一物体上,不是作用力和反作用力,A错误;不计小车与地面之间的摩擦力,小车静止时受到两个拉力而处于平衡状态,这两个拉力是一对平衡力,B正确;小车拉甲的力跟甲拉小车的力是作用力和反作用力,两力大小是相等的,C错误;同理,D错误r规律方法---------------------------------------------“两看”巧判相互作用力一看受力物体:作用力和反作用力应作用在两个相互作用的物体上二看产生的原因:作用力和反作用力是由于相互作用而产生的,一定是同种性质的力[例6][牛顿第三定律的应用](2023•山东潍坊模拟)(多选)一个大人跟一个小孩站在水平地面上手拉手比力气,结果大人把小孩拉过来To对这个过程中作用于双方的力的关系,下列说法正确的是(BC)D.只有在大人把小孩拉动的过程中,大人的力才比小孩的力大,有可能出现短暂的相持过程中,两人的拉力一样大解析:作用力与反作用力总是大小相等的大人与小孩手拉手比力气时,无论是在相持阶段还是在小孩被大人拉过来的过程中,大人拉小孩的力与小孩拉大人的力的大小总是相等的,所以B、C正确r举一反三⑴在[例6]中,既然大人拉小孩与小孩拉大人的力一样大,为什么大人能把小孩拉过来呢?⑵如果让大人穿上溜冰鞋站在水泥地上,两人再比力气时,大人胜还是小孩胜?提示⑴地面对两者的最大静摩擦力不同,显然,当f大>
3、时,小孩会被大人拉过来⑵如果让大人穿上溜冰鞋站在水泥地上,两人再比力气时,小孩就可以轻而易举地把大人拉过来因为大人受到的最大静摩擦力比小孩受到的最大静摩擦力小训练学科素养■基础题组夯基
1.(2022•广东广州检测)下列说法正确的是(A)A.人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力与地面对人的支持力等大B.“强弩之末,势不能穿鲁缩”,是因为强弩的惯性减小了C.m、kg、s是单位制中的基本单位,cm不是基本单位D.正在绕地球运行的卫星处于完全失重状态,是因为没有受到重力解析:人走在松软土地上下陷时,人对地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,A正确;强弩的质量不变,则强弩的惯性不变,B错误;m、kg、s是国际单位制中的基本单位,cm是基本单位,但cm不是国际单位制中的基本单位,C错误;正在绕地球运行的卫星处于完全失重状态,地球引力提供向心力,卫星仍受重力作用,D错误
2.(2022•广东湛江检测)关于力与物体运动状态之间的关系,以下说法正确的是(A)A.牛顿第一定律说明,运动状态发生变化的物体,必然受到外力的作用B.在地面上滑行的物体之所以能停下来,是因为没有外力来维持它的运动状态C.受外力作用的物体,其运动状态会变化,且惯性也随之改变D.作用在物体上的力消失以后,物体运动的速度会不断减小解析:牛顿第一定律说明,运动状态发生变化的物体,必然受到外力的作用,故A正确;在地面上滑行的物体之所以能停下来,是因为摩擦力改变了它的运动状态,使其停下来,故B错误;惯性是物体的固有属性,与物体的质量有关,不随运动状态的改变而改变,故C错误;作用在物体上的力消失以后,若没有其他外力的作用,物体运动的速度不变,故D错误
3.(2023•广东佛山模拟)某同学在竖直放置的白板上写字的过程中解析:笔对白板的作用力和白板对笔的作用力属于作用力和反作用力,始终等大反向,故A、B错误;滑动摩擦力与物体相对运动方向相反,故C正确;笔运动状态不确定,如果笔匀速运动,则受力平衡,故D错误
4.声音在空气中的传播速度v与空气的密度P、压强p有关下列速度的表达式(k为比例系数,无单位)中正确的是(B)A.v=k-B.v二陛p\PC.=甘D.V v=/kpp解析国际单位制中p的单位是N/m2,N=kg•m/s2,P的单位是kg/m3,岁?/代入隹可得二巧二由人,而m/s是速度的单位,故B正确;、I7Pmz•kg/m37sz同理可得A、C、D错误
5.(2022•重庆北倍区期中)某型号战斗机在某次起飞中,由静止开始加速,当加速度a不断减小至零时,飞机刚好起飞关于起飞过程,下列说法正确的是(D)A.飞机所受合力不变,速度增加越来越慢B.飞机所受合力减小,速度增加越来越快C.速度方向与加速度方向相同,速度增加越来越快D.速度方向与加速度方向相同,速度增加越来越慢解析根据牛顿第二定律可知,当加速度a不断减小至零时,合力逐渐减小到零,速度增加的越来越慢,故A、B项错误;飞机做加速运动,加速度方向与速度方向相同,加速度减小,即速度增加的越来越慢,故C项错误,D项正确
6.(2022•四川成都二模)某种自动扶梯,无人乘行时运转得很慢,当有人站上去后会先慢慢加速如图所示,有一顾客乘这种扶梯下楼在电梯加速向下运行的过程中,人所受力的示意图是(D)解析:扶梯向下加速运行,根据F合二ma可知,人所受合外力与扶梯运行方向相同,所以在竖直方向重力大于支持力,合力F竖直向下,在水平方向静摩擦力平行于接触面水平向右,则F与Ff的合力才能与F合相同,A、B、C错误B正确
7.(2022•浙江绍兴二模)如图所示的是跳水运动员入水时的情形,若接触到水面时的速度为10m/s,完全入水时速度为3m/s,从接触水面到完全入水历时
0.2s,运动员质量为60kgo则运动员在入水过程中解析:跳水运动员从刚接触水面到合力等于重力,随着入水深度的增加,浮力逐渐增大,合力逐渐减小,根据牛顿第二定律可知加速度逐渐减小,速度逐渐增大,当运动员受到的浮力与重力相等时,合力为零,加速度为零,速度最大;运动员再向下运动,浮力大于重力,合力反向增大,加速度反向增大,速度减小故D正确
8.(2022•陕西大荔二模)(多选)大型油罐车内的油在运输过程中极易发生涌动(如图甲),为了防止油涌动导致车体重心急剧变化的危害,在油罐车内部设置了一些固定挡板(如图乙)下列说法正确的是(ACD)A.油罐车匀速向左拐弯时,油罐内的油将涌动到油罐的右侧B.油罐车在设置挡板后,减小了油的惯性,使油不容易发生涌动春一声律血上2-仓mxT156力的合分)成期勋■Q P—AFII1II!IIIIi11iiJ1““牛顿运湖南卷动定律、加速度记录器滑刍逑”qtE气垫导轨T96运动学1节产t九接气泵分)规律、力的合成:---------后]北京卷牛顿第T133二定律分)的应用牛顿运海南卷动定律、T73连接体分)问题、受2021力分析全国乙牛顿第卷二定律、T216连接体分)问题辽宁卷牛顿运T13ll动定律、C.油罐车在匀速前进的过程中突然刹车,挡板可以减弱油向前的剧烈涌动D.油罐车在平直道路上匀速前进时,即使没有挡板油也几乎不会涌动解析:油罐车匀速向左拐弯时,由于惯性油罐内的油将涌动到油罐的右侧,故A正确;惯性只与物体的质量有关,故B错误;油罐车在匀速前进的过程中突然刹车,由于惯性,油向前剧烈涌动,设置挡板可以减弱油向前的剧烈涌动,故C正确;油罐车在平直道路上匀速前进时,由牛顿第一定律可知,即使没有挡板油也几乎不会涌动,故D正确,创新题组提能
9.(2022•山东青岛一模)如图所示,一只盛水的容器固定在一个小车上,在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球,容器中水、铁球和乒乓球都处于静止状态,当容器随小车突然向右运动时,两球的运动状况是(以小车为参考系)(A)A.铁球向左,乒乓球向右B.铁球向右,乒乓球向左解析:小车突然向右运动时,由于惯性,铁球和乒乓球都有向左运动的趋势,但由于与同体积的“水球”相比铁球的质量大,惯性大,铁球的运动状态难改变,即速度变化慢,而同体积的水球的运动状态容易改变,即速度变化快,而且水和车一起加速运动,所以小车加速运动时,铁球相对小车向左运动同理,由于与同体积的“水球”相比乒乓球的质量小,惯性小,乒乓球向右运动,选项A正确
10.(2022•吉林通化一模)如图所示,物体静止在斜面上下列说法正确的是(C)解析:物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对作用力与反作用力,物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力也是一对作用力与反作用力,故A、B错误;重力产生两个效果,使物体紧压斜面,使物体有沿斜面下滑的趋势;故可以将重力分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面向下的分力,但不是对斜面的压力,故D错误;斜面对物体的作用力是支持力和摩擦力的合力,与重力平衡,所以物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对平衡力,故C正确
11.(2022•辽宁营口一模)下面一组照片记录了一名骑车人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的过程下列各选项是从物理的角度去解释此现象的,其中正确的是(B)A.因为水坑里的水对自行车前轮的阻力太大,而使人和车一起倒地B.因为骑车人与自行车原来处于运动状态,车前轮陷入水坑后前轮立刻静止,但人与车的后半部分由于惯性仍保持原来的运动状态,因此人和车一起倒地C.因为自行车的前轮陷入水坑后,自行车还能加速运动,所以人和车一起倒地D.因为自行车的前轮陷入水坑后,自行车的惯性立即消失,而人由于惯性将保持原有的运动状态,故人向原来的运动方向倒地解析:骑车人摔倒的原因是车前轮陷入水坑立刻静止,但人和车的后半部分由于惯性还要往前运动,只有B项正确
12.(2022•浙江衢州质检)如图所示,有一种叫“喷射式悬浮飞行器”的水上飞行运动装置操控者借助该装置以向下喷射高压水柱的方式实现在水面上空悬停、旋转或急速升降等运动下列说法正确的是A.人在水面上空悬停时,人(含装置)所受的重力和装置向下喷水的力是一对平衡力B.人在水面上空悬停时,人(含装置)所受的重力和装置向下喷水的力是一对作用力与反作用力D.人在加速上升的过程中喷出的水对人(含装置)的作用力大于人(含装置)的重力解析:人(含装置)所受的重力和装置向下喷水的力作用在两个物体上,不是平衡力,故A错误;人(含装置)所受重力的施力物体是地球,受力物体是人(含装置),装置向下喷水的力施力物体是装置,受力物体是水,这里涉及了多个物体,不是相互作用力,故B错误;惯性只与质量有关,故惯性不变,故C错误;人在加速上升的过程中,喷出的水对人(含装置)的作用力大于人(含装置)的重力,人(含装置)的加速度向上,故D正确
13.(2022•广东揭阳检测)为缓解学习压力,学校常在高考前组织高三学生举行拔河比赛,如图所示为某学校学生比赛时的照片比赛场地水平,比赛时绳子保持水平,不计绳子质量甲、乙两队在“拔河”比赛中甲队获胜,下列说法正确的是(D)B.甲队把绳子拉过去,说明甲队所受的合力大于乙队C.比赛时,甲队比赛队员的总质量一定大于乙队的总质量D.比赛时,地面对甲队的摩擦力一定大于对乙队的摩擦力解析因为物体间力的作用是相互的,对于拔河的两个队,甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力,故A错误;甲队把绳子拉过去,水平方向所受合力是拉力与摩擦力的合力,甲队所受的合力不一定大于乙队,故B错误;双方之间的拉力并不是决定胜负的因素,哪边能获胜就取决于哪边受到的摩擦力大,甲队获胜,甲队受到地面的摩擦力大于乙队受到地面的摩擦力,摩擦力大小与队员的总质量无必然关系,故D正确,C错误
14.2022•广东珠海检测多选某游乐园举行民俗杂技“顶竿”表演,如图所示,一质量为2m的“大力士”站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,竿上有一人进行表演,其质量为m,下列说法正确的是AC A.人不动时,地面对“大力士”的支持力等于M+3mgB.人以加速度a加速上爬时,竹竿对“大力士”的压力为M+mg-maC.人以加速度a加速下滑时,竹竿对人的摩擦力为mg-maD.人以加速度a加速下滑时,竹竿对人的作用力小于人对竹竿的作用力解析:人不动时,对整体受力分析得,地面对“大力士”的支持力等于整体受到的重力,即=M+3m g,故A正确;人以加速度a加速上爬时,对竿上的人受力FN分析得F-mg=ma,解得F=mg+ma,由牛顿第三定律知,竿上人对竿有向下的摩f f擦力,且大小相等,即FJ二R,则对竿受力分析知,竿受到重力、竿上人的摩擦力、“大力士”对竿的支持力,即F\=Mg+Fj二M+m g+ma,由牛顿第三定律知,竹竿对“大力士”的压力为M+m g+ma,故B错误;人以加速度a加速下滑时,对竿上的人受力分析得mg-Ff尸ma,解得F=mg-ma,故C正确;由牛顿第三定律知,竹竿对人的作用力始终等于人fl对竹竿的作用力,与人的运动状态无关,故D错误分)运动学规律、传送带问题探究加速湖南卷度与合外Tll(6力的关系实验、游标分)卡尺及读数牛顿第二定律、全国甲运动学卷规律、动T22(5摩擦因分)数的测定江苏卷牛顿运动T5(32020定律的基分)本应用牛顿运动山东卷定律Tl(3的应用、超重与分)失重、运动学规律第1讲牛顿运动定律梳理必备知识[填一填]回顾基础
一、牛顿第一定律⑴实验过程:如图所示
①事实:让一个小球沿斜面从静止状态开始运动,小球将“冲”上另一个斜面
②推论:如果没有摩擦,小球将到达原来的高度
③推论:如果第二个斜面倾角减小,小球仍将到达原来的高度,但是运动的距离更长
④推论:继续减小第二个斜面的倾角,最后使它变为水平面,小球要到达原来高度将沿水平面永远运动下去⑵实验结论:力不是维持物体运动的原因⑶实验意义:伽利略的理想实验采用了依据逻辑推理把实际实验理想化的思想,这种思想也是研究物理问题的重要方法之一1内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态⑵意义
①指出力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即力是产生加速度的原因
②指出了一切物体都具有惯性,因此牛顿第一定律又称惯性定律⑶惯性
①定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
②量度:质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小
③普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性,与物体的运动情况和受力情况无关
二、牛顿第二定律
1.内容:物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同
2.表达式:F二ma
三、牛顿第三定律
1.作用力与反作用力:两个物体之间的作用总是±1互的,两物体间相互作用的这一对力叫作作用力和反作用力
2.内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相笠,方向相反,作用在同一条直线上
3.表达式式二-F
四、力学单位制
1.单位制由基本单位和导出单位一起组成了单位制
2.基本单位:基本物理量的单位基本物理量共七个,其中力学有三个,是长度、质量、时间,单位分别是光、壬克、秒
3.导出单位由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位[做一做]情境自测[教材情境](粤教版必修第一册第102页练习第3题)某次公交车在行驶过程中,车中乘客突然出现的情况如图⑴图示为向右行驶的公交车突然急刹车(V)⑵人坐在座椅上与车一起加速运动时,座椅对人的作用力大于人对座椅的作用力(X)⑶人的身体前倾是由于人受到了惯性力(X)
(4)人的运动状态改变不是因为受到了力(X)
2.对于该公交车的起动和运动过程,下列说法正确的是(C)A.公交车起动瞬间速度为零,加速度也为零B.公交车加速度越大,惯性越小C.公交车对地的作用力越大,公交车的驱动力越大D.公交车运动状态改变时,乘客才有惯性解析:公交车起动的瞬间立即产生加速度,所以加速度不为零,故A错误;惯性是物体的固有属性,只与质量有关,与速度、加速度、运动状态等都没有关系,故B、D错误;根据牛顿第三定律,公交车对地的作用力越大,地面对公交车的反作用力越大,即驱动力越大,故C正确提升关键能力考点一对牛顿第一定律的理解[想一想]提炼核心⑴揭示了物体的一种固有属性:牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性---------惯性⑵揭示了力的本质牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持⑶揭示了物体不受力作用时的运动状态:物体不受力时(实际上不存在)与所受合外力为零时的运动状态表现是相同的⑴物体不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)⑵物体受到外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变⑴牛顿第一定律是建立在理想斜面实验基础上的,经过科学抽象、归纳推理总结出来的,无法用实验直接验证;牛顿第二定律是实验定律⑵牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,它揭示了物体运动的原因和力的作用对运动的影响;牛顿第二定律则定量指出了力和运动的联系[悟一悟]典题例练[例1][对惯性的理解](多选)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是(AD)A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B.没有力的作用,物体只能处于静止状态D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动解析:惯性是物体抵抗运动状态变化的性质,故A正确;根据惯性定律可知没有力的作用,物体将保持原来的状态,即静止状态或匀速直线运动状态,故B错误;惯性是保持原来运动状态不变的性质,但行星所做的圆周运动,速度大小虽然不变,但是方向在时刻发生变化,故C错误;运动物体如果不受力的作用,将保持原来的运动状态,即继续以同一速度沿着同一直线运动,故D正确举一反三⑴一个物体在水平面上运动,速度大时比速度小时难以停下来,是因为速度大惯性大吗?⑵材料不同的两个物体在同一水平面上,用一个相同的水平力推它们,则难以推动的物体惯性更大吗?提示⑴惯性只与物体质量有关物体受到的摩擦力相同,加速度相同,速度大时,变化到零所需要的时间更长,不是因为速度大惯性大⑵难以推动的物体受到的最大静摩擦力更大,质量不一定大,惯性不一定大[例2][牛顿第一定律的应用]如图所示,底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上,箱子四周有一定空间当公交车B A.缓慢起动时,两只行李箱一定相对车子向后运动B.急刹车时,行李箱a一定相对车子向前运动C.缓慢转弯时,两只行李箱一定相对车子向外侧运动D.急转弯时,行李箱b一定相对车子向内侧运动解析:缓慢起动的公交车具有向前的加速度,但加速度较小,两只行李箱所受的静摩擦力可能小于最大静摩擦力,则行李箱可以相对公交车静止,A项错误急刹车时,a、b行李箱由于惯性,要保持原来的运动状态,但a行李箱与底面的摩擦为滚动摩擦,比较小,故a行李箱会向。